Fundamentals of Semiconductor Fabrication

Fundamentals of Semiconductor Fabrication pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Wiley
作者:Gary S. May
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:2003-04-11
价格:940.00元
装帧:Paperback
isbn号码:9780471232797
丛书系列:
图书标签:
  • 科学和心理学
  • 数学和计算机
  • xjtlu
  • 半导体制造
  • 集成电路
  • 微电子学
  • 工艺流程
  • 材料科学
  • 器件物理
  • 薄膜技术
  • 刻蚀
  • 扩散
  • 离子注入
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具体描述

Offers a basic, up-to-date introduction to semiconductor fabrication technology, including both the theoretical and practical aspects of all major steps in the fabrication sequence

Presents comprehensive coverage of process sequences

Introduces readers to modern simulation tools

Addresses the practical aspects of integrated circuit fabrication

Clearly explains basic processing theory

《半导体制造原理》 内容简介 《半导体制造原理》是一本深入探讨现代半导体器件制造关键工艺和技术的权威指南。本书旨在为读者提供一个全面而系统的理解,涵盖了从晶圆准备到最终封装的整个生产流程。通过对各项基础理论、关键设备以及实际操作的细致剖析,本书能够帮助电子工程、材料科学、物理学等相关领域的学生、研究人员以及行业从业者,掌握半导体制造的核心知识和前沿发展。 核心内容概述: 本书的结构设计旨在循序渐进地引导读者掌握半导体制造的复杂世界。 第一部分:晶圆制备与表面处理 本部分首先详细介绍了半导体制造的起点——硅晶圆的制备。从高纯度硅的提纯(如西门子法),到单晶硅的生长(如直拉法),再到晶圆的切割、抛光和清洗,本书深入解析了每一个步骤的物理和化学原理。读者将了解到如何获得具有近乎完美晶体结构、表面平整度极高的硅衬底,这对于后续器件性能至关重要。此外,还涵盖了其他衬底材料(如砷化镓、氮化镓)的制备技术及其特点,为读者提供了更广阔的视角。 第二部分:薄膜沉积技术 薄膜的制备是构建半导体器件复杂三维结构的关键。本书详细介绍了多种重要的薄膜沉积技术,包括: 物理气相沉积(PVD):如溅射(Sputtering)和蒸发(Evaporation)。读者将学习到溅射过程中靶材的剥离机制、等离子体的形成与控制,以及蒸发过程中源材料的加热和成膜方式。 化学气相沉积(CVD):包括常压CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)以及等离子体增强CVD(PECVD)。本书会深入探讨反应前驱体、反应路径、温度、压力等工艺参数对薄膜成分、结构、致密性及均匀性的影响。重点介绍诸如多晶硅、二氧化硅、氮化硅等关键薄膜的制备。 原子层沉积(ALD):作为一种能够实现原子级精确控制的薄膜沉积技术,ALD在现代先进工艺中的地位日益重要。本书将解析其基于自限性表面反应的成膜原理,以及在高纵横比结构中的优势。 第三部分:光刻技术 光刻是半导体制造中定义器件图形的最核心工艺。本书将系统地阐述光刻技术的发展历程和关键原理: 光刻原理:介绍成像系统(投影光刻)、掩模版(Mask/Reticle)的作用、光刻胶(Photoresist)的性质(正性与负性)、显影(Development)过程。 关键工艺参数:如分辨率(Resolution)、对准精度(Alignment)、焦深(Depth of Focus)以及其相互关系。 先进光刻技术:详细讲解了深紫外(DUV)光刻,特别是193nm光刻的原理、浸没式光刻(Immersion Lithography)的优势。对极紫外(EUV)光刻的原理、光源技术、光学系统(反射镜)以及掩模版技术进行了深入探讨,阐述了其应对纳米级线宽挑战的关键作用。 第四部分:刻蚀技术 刻蚀是根据光刻图形将不需要的材料去除的过程。本书将重点介绍: 湿法刻蚀(Wet Etching):利用化学溶液去除材料的工艺,分析其各向同性(Isotropic)的特点及其应用场景。 干法刻蚀(Dry Etching):这是现代高精度制造的主流。详细介绍反应离子刻蚀(RIE)的原理,包括等离子体产生、离子轰击和化学反应协同作用。重点讲解了无方向性反应离子刻蚀(DRIE)等先进干法刻蚀技术,如何实现高纵横比、高选择性的刻蚀。读者将理解刻蚀过程中等离子体化学、气体组分、功率、压力、温度等参数对刻蚀速率、侧壁形貌和反应选择性的影响。 第五部分:离子注入与掺杂 掺杂是改变半导体材料导电特性的关键工艺。本书将深入解析: 离子注入(Ion Implantation):详细介绍离子源、加速器、扫描系统、能量和剂量控制等。分析离子注入后的晶体损伤和修复(退火)过程。 扩散(Diffusion):探讨高温下杂质原子的迁移过程,包括表面源扩散和齐次源扩散。 激活退火(Activation Annealing):讲解退火在修复晶体损伤和激活掺杂剂的作用。 第六部分:金属化与互连 随着器件集成度的提高,器件之间的互连成为限制性能的关键因素。本书将覆盖: 金属化:介绍铝、铜等金属的沉积技术,以及金属布线的形成过程。 介电材料:探讨用于绝缘的各种介电材料(如二氧化硅、氮化物)的沉积和图案化。 低介电常数(Low-k)材料:介绍其重要性以及用于制造低k互连的挑战。 先进互连技术:如铜的化学机械抛光(CMP)与电化学沉积(ECD)相结合的双镶嵌(Dual Damascene)工艺。 第七部分:器件制造流程概述 本书还将整合以上各项工艺,介绍一些典型的半导体器件(如MOSFET)的制造流程,帮助读者将分散的工艺知识串联起来,理解整个制造链条是如何协同工作的。 第八部分:质量控制与可靠性 最后,本书会触及半导体制造过程中的质量控制和可靠性议题,包括关键工艺参数的监控、缺陷检测和良率提升策略,以及器件在实际工作环境中的可靠性保障。 目标读者 《半导体制造原理》适合以下人群阅读: 本科生和研究生:在电子工程、微电子学、材料科学、物理学等专业学习的学生,作为教材或参考书,能够帮助他们建立坚实的理论基础。 科研人员:从事半导体材料、器件和工艺研究的科学家,本书能提供深入的工艺细节和最新的技术进展。 工程师和技术人员:在半导体制造企业工作的研发、工艺、设备或生产工程师,本书能帮助他们理解工艺背后的原理,解决实际生产中的问题,并为技术升级提供参考。 对半导体产业感兴趣的读者:任何希望深入了解现代电子产品核心制造技术的读者。 本书力求以清晰的语言、严谨的逻辑和丰富的细节,为读者打开半导体制造领域的大门,理解从微米到纳米级器件是如何被精密制造出来的,并为未来的技术创新奠定基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《半导体制造基础》这本书,对于我这样一名业余爱好者来说,简直是宝藏。我一直对光是如何在微小的电路中“雕刻”出精密的图案感到好奇,而这本书恰好满足了我的求知欲。书中关于“光刻”的章节,简直是教科书级别的讲解。作者以一种近乎艺术家的视角,描述了光刻技术如何将宏观的设计转化为微观的现实。书中详细介绍了光刻机的基本原理,包括光源的选择(如深紫外光DUV、极深紫外光EUV)、掩模版的制作、以及投影光学系统的作用。我特别关注了书中关于分辨率、套刻精度以及景深等关键参数的讲解。作者并没有简单地给出定义,而是通过生动的图示,解释了这些参数是如何影响最终的光刻图形的质量。例如,在讲解分辨率时,书中用了一个类比,将光刻比作用一把尺子去测量极其微小的物体,而分辨率就是这把尺子的最小刻度。书中还详细介绍了光刻胶的类型(正性光刻胶和负性光刻胶),以及它们在曝光后发生的变化,这对于理解图形的反转和转移至关重要。此外,书中还探讨了衍射、干涉等光学现象在光刻过程中的作用,以及如何通过计算光刻(computational lithography)等先进技术来克服衍射极限,实现更小的特征尺寸。读完这一章节,我对光刻技术从“听说过”变成了“理解了”的质的飞跃,也为半导体制造的精度和复杂性感到惊叹。

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《半导体制造基础》这本书,对于我这样一个对科学发展史略感兴趣的读者而言,也提供了宝贵的洞察。书中在介绍各项技术时,常常会追溯其历史渊源,并提及关键的科学家和他们的贡献。我特别欣赏书中关于“晶体管的发明与发展”这一部分。书中不仅仅是简略地提及了1947年肖克利、巴丁和布拉德福德发明点接触晶体管的故事,而是深入地分析了PN结的物理原理,以及如何通过控制载流子的运动来实现信号的放大和开关。书中还详细介绍了结型场效应晶体管(JFET)和金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的发展历程,以及后者如何凭借其功耗低、集成度高等优点,成为现代集成电路的核心。书中还提及了集成电路(IC)的发明,以及摩尔定律的提出,并分析了这些里程碑式的突破如何推动了整个半导体产业的飞速发展。这种将技术发展置于历史背景下的叙述方式,让我能够更深刻地理解这项技术是如何从无到有,一步步发展壮大的,也为我提供了对技术创新规律的思考。

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当我翻开《半导体制造基础》这本书时,我主要抱着了解集成电路制造过程中“如何将设计变成现实”的初衷。本书在这方面做得非常出色。它并非仅仅罗列技术名词,而是为我构建了一个从沙子到芯片的完整产业链条。尤其令我印象深刻的是关于“薄膜沉积”的章节。书中详细介绍了化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)两种主要方法,并对它们各自的原理、优缺点以及在不同应用场景下的选择进行了深入探讨。例如,在CVD部分,书中对低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的区别进行了详细的比较,包括它们所使用的前驱体气体、反应温度、压力以及沉积速率等关键参数。书中还特别强调了薄膜的均匀性、密度、附着力以及对后续工艺的影响。为了帮助读者理解,书中还提供了大量关于不同沉积工艺生成的薄膜的微观形貌的扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的图片,这让我能够直观地看到不同工艺对薄膜结构的细微影响。此外,书中还提及了原子层沉积(ALD)这一新兴技术,并对其在实现超薄、超均匀薄膜方面的优势进行了介绍,这让我看到了半导体制造技术未来的发展方向。我对薄膜在构建晶体管栅极、互连线以及绝缘层等关键结构中的作用有了更深刻的认识,这对于我理解器件的性能表现至关重要。

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在我看来,《半导体制造基础》这本书,最令人称道之处在于它能够将看似枯燥的工艺流程,串联成一个有机的整体,并且深刻地揭示了每个环节的内在逻辑和相互依赖性。我一直对芯片是如何被“封装”起来,从而能够保护内部脆弱的电路并与外部世界建立连接感到好奇。本书的“封装与测试”章节,恰好解答了我的疑问。书中详细介绍了各种封装形式,从传统的引线框架封装(如DIP、SOP),到现代的球栅阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP),以及更先进的倒装芯片(flip-chip)技术。作者不仅仅列举了这些封装形式,还深入分析了它们在散热、电性能、可靠性以及成本等方面的优缺点。我尤其关注了书中关于键合技术(bonding techniques)的讲解,包括引线键合(wire bonding)和倒装芯片中的焊球键合。书中用图示详细展示了不同键合方法的工艺流程,以及它们对芯片性能和可靠性的影响。更让我惊喜的是,书中还介绍了先进的封装技术,如三维集成(3D IC)和多芯片模组(MCM),这让我看到了未来芯片封装的发展趋势。此外,关于“测试”的部分,书中也进行了非常详尽的介绍,从直流测试、交流测试到功能测试和可靠性测试,每一个环节都至关重要,确保了最终出厂的芯片能够达到设计要求。读完这一部分,我对芯片从裸片到最终产品的全过程有了更全面的认识,也为工程师在实现这些复杂工艺中所付出的努力感到钦佩。

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当我阅读《半导体制造基础》这本书时,我最享受的莫过于它在清晰阐述技术原理的同时,还不忘提及这些技术背后所蕴含的科学家的智慧和工程上的挑战。书中关于“清洁室环境控制”的部分,给了我极大的启发。我原本以为“清洁”只是一个简单的概念,然而书中却将这个看似平凡的环节,上升到了工业生产的关键战略高度。作者详细介绍了清洁室的设计,包括层流系统、压差控制、以及空气过滤(HEPA/ULPA过滤器)的原理和作用。书中对微粒子的来源、监测方法以及它们对半导体制造的潜在危害进行了详尽的阐述。我了解到,即使是人体呼出的微小尘埃,也可能对纳米级别的电路造成毁灭性的影响。书中甚至还列举了不同级别的清洁室(如Class 1, Class 10, Class 100等)及其对应的微粒数限制,让我直观地感受到半导体制造对环境的极致要求。此外,书中还探讨了温度、湿度、震动以及电磁干扰等因素对生产过程的影响,并介绍了相应的控制措施。这让我意识到,制造一枚小小的芯片,背后需要一个极其精密、高度受控的“无菌”工业环境。这种对细节的极致追求,正是半导体产业能够不断突破技术瓶颈的关键。

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这本《半导体制造基础》简直是打开了我对微电子世界的一扇新大门,作为一名对这个领域充满好奇但又相对陌生的读者,我原本以为会面对一堆晦涩难懂的专业术语和枯燥的流程描述。然而,事实恰恰相反。作者以一种极其清晰且循序渐进的方式,将半导体制造这一复杂至极的工艺过程,拆解成了一个个逻辑严谨、易于理解的单元。从最基础的晶圆制备,到光刻、刻蚀、薄膜沉积等核心步骤,再到最终的封装与测试,每一个环节都被剖析得淋漓尽致。我尤其欣赏书中对于物理化学原理的深入浅出解释,并没有简单地罗列公式,而是通过生动的类比和图示,将抽象的概念变得具体可感。例如,在讲解晶体生长时,书中花了大量篇幅描述了Czochralski法(CZ法)的整个过程,从坩埚的材料选择,到熔体温度的控制,再到籽晶的引入与提拉速度,每一个参数都与最终晶体的质量息息相关,而这些细节之处,都得到了细致入微的阐述。书中对不同工艺在晶圆上的作用以及它们之间的相互影响,也进行了详尽的分析。例如,在光刻过程中,如何通过掩模版将设计好的电路图案转移到光刻胶上,以及光刻精度对器件性能的影响,都描述得非常到位。更令我惊喜的是,书中并没有停留在理论层面,而是大量引用了实际的工业生产中的案例和数据,这使得我能够更直观地感受到这些技术在现实中的应用和挑战。读完第一部分,我对自己对半导体制造的理解有了质的飞跃,原本模糊的轮廓瞬间变得清晰起来。

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《半导体制造基础》这本书,以一种非常独特的方式,让我感受到了科学与艺术的融合。我一直觉得,将如此微小的电路图案“刻画”在微米甚至纳米级别的晶圆上,本身就是一项了不起的艺术。书中关于“微纳制造的挑战与未来”的章节,更是让我对这一点深有体会。作者在讨论当前技术面临的极限时,例如瑞利判据(Rayleigh criterion)对光刻分辨率的限制,以及量子隧穿效应对薄膜厚度的挑战,并没有停留在问题的描述上,而是积极展望了未来的技术发展方向。书中介绍了诸如EUV光刻、纳米压印光刻、以及原子层沉积(ALD)等前沿技术,并分析了它们在克服当前限制方面的潜力。更令我着迷的是,书中还探讨了诸如基于DNA的自组装、量子点制造等更具颠覆性的未来制造理念。这种将基础原理与前沿探索相结合的叙述方式,让我看到了半导体制造无限的可能性,也为我打开了对未来科技的想象空间,让我意识到,科学的进步永无止境,而每一次的突破,都如同一次精妙的艺术创作。

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《半导体制造基础》这本书,说实话,在我拿到它的时候,我并未抱有太高的期望,毕竟“基础”二字有时也意味着平铺直叙、缺乏深度。然而,这本书却给了我一个大大的惊喜。它并非那种浅尝辄止的入门读物,而是深入到半导体制造的每一个关键技术环节,并且以一种令人信服的科学态度和严谨的逻辑去阐述。我特别关注了其中关于“刻蚀”这一章节,它详细介绍了干法刻蚀(如反应离子刻蚀RIE)和湿法刻蚀的区别,以及它们各自的优缺点和适用范围。书中对于等离子体的产生机制、刻蚀剂的选择、以及刻蚀速率和选择性的控制等原理,都进行了非常详尽的分析。我甚至还看到了关于等离子体刻蚀过程中,反应物种的密度、能量以及它们与硅晶圆表面相互作用的微观过程的描述,这对于理解刻蚀的精细度和均匀性至关重要。作者在讲解过程中,并没有回避其中的复杂性,而是通过大量的图表和示意图,将复杂的物理化学过程可视化,这极大地帮助了我理解那些抽象的概念。例如,在描述RIE时,书中就用了一个非常形象的比喻,将离子束比作一把精准的“小锤子”,在电场的作用下,高速撞击晶圆表面,从而实现选择性去除材料。书中还讨论了刻蚀过程中可能出现的侧向刻蚀(undercut)问题,以及如何通过调整工艺参数来最小化这种效应,从而获得垂直且均匀的刻蚀轮廓。这对于实现纳米级别的器件制造来说,是至关重要的。读完这一章节,我对刻蚀工艺的理解,从一个模糊的概念,变成了对其中细节的清晰认知。

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《半导体制造基础》这本书,对于我而言,不仅仅是一本技术手册,更是一次充满启发的思维之旅。我一直对半导体材料本身,以及它们是如何被“塑造”成能够承载复杂电路的基石感到着迷。本书的“材料基础”章节,为我提供了宝贵的视角。书中并没有简单地介绍硅,而是深入探讨了硅的晶体结构、晶格缺陷以及其电学特性,并详细介绍了高纯度硅的制备过程,包括冶炼、提纯以及单晶生长技术。作者对不同晶面取向(如100、111)的硅晶圆在制造过程中的影响,也进行了深入的分析。我尤其对书中关于“掺杂”的讲解印象深刻。书中详细介绍了P型和N型掺杂的概念,以及如何通过离子注入、扩散等方法将杂质原子引入硅晶格,从而改变其导电性能。书中甚至还对不同掺杂剂(如磷、硼)的扩散系数和激活能进行了讨论,这让我理解了掺杂浓度和分布的精确控制对于器件性能的至关重要性。此外,书中还简要介绍了其他重要的半导体材料,如砷化镓(GaAs)及其在高速电子器件和光电子器件中的应用,这让我看到了半导体材料多样化的可能性。读完这一章节,我对半导体材料的“魔力”有了更深的体会,也为工程师们能够如此精妙地操纵这些微观粒子而赞叹不已。

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在我阅读《半导体制造基础》的过程中,我发现这本书的价值远不止于技术知识的传授,它更像是一本关于“解决问题”的指南。书中在讲解每一个工艺流程时,都会重点讨论可能遇到的各种“挑战”和“缺陷”,并提供相应的“解决方案”。我尤其关注了关于“缺陷检测与良率提升”的章节。书中详细介绍了半导体制造过程中常见的缺陷类型,例如划痕、颗粒、空洞、薄膜不均匀等,并分析了它们产生的原因。接着,书中介绍了一系列先进的检测技术,如光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)以及各种电气测试方法。作者解释了这些检测工具的工作原理,以及它们如何帮助工程师在微观层面发现并定位缺陷。更重要的是,书中详细阐述了“良率”这一概念在半导体生产中的极端重要性,并介绍了一系列提高良率的策略,包括工艺优化、设备维护、人员培训以及严格的质量控制体系。这种关注“如何做得更好”的视角,让我认识到,成功的半导体制造不仅仅是掌握技术,更是不断地追求卓越和解决难题的过程。

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